页岩气成藏特点及地震勘探技术

页岩气可以生成于有机成因的各阶段，可包括早期的生物作用生成的生物气，进入生油窗之后的热成因气，也包括石油、沥青等经裂解之后形成的裂解气。页岩气表现为“原地”成藏模式，即在含气页岩中，页岩兼具烃源岩、储层，甚至盖层的角色。因此，有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。泥页岩具有微观复杂性［含有机碳，基质孔、有机孔、微裂隙等三种储集空间结构，且具有极低孔隙度（小于10%）和渗透率（小于1 mD），脆性］、非均匀性和强地震各向异性。

页岩气的赋存状态是多种多样的，除极少部分呈溶解状态赋存于干酪根、沥青和结构水中外，绝大部分页岩气以吸附状态赋存于有机质颗粒的表面，或以游离状态赋存于孔隙和裂缝之中。有机质与黏土颗粒表面的吸附气的储集方式与煤层气相似；基质孔隙和裂缝中的游离气的储集方式与常规天然气储层相似。页岩的吸附能力与总有机碳含量、矿物成分、储层温度、地层压力、页岩含水量、天然气组分和孔隙结构等因素有关。页岩中吸附气和游离气含量大约各占50%，含气量大小与有机质的含量密切相关。因此从赋存状态观察，页岩气介于煤层吸附气（吸附气含量在85%以上）、根缘气（致密砂岩气，吸附气含量小于20%）和常规储层气（含裂缝游离气，但吸附气含量通常忽略为零）之间（江怀友，2008）。页岩气的存在体现了天然气聚集机理递变的复杂特点，即天然气从生烃初期时的吸附聚集到大量生烃时期（微孔、微裂缝）的活塞式运聚，再到生烃高峰时期（较大规模裂缝）的置换式运聚，运移方式还可能表现为活塞式与置换式两者之间的过渡形式。上述一系列作用过程的发生使页岩中的天然气赋存形态构成了从典型吸附到典型游离之间的序列过渡，将煤层气（典型的吸附作用）、根缘气（活塞式气水排驱）和常规储层气（典型的置换式运聚）的运移、聚集和成藏过程联结在一起，具有多重聚集机理。

常规油气着力研究“圈闭是否成藏”，主要研究“生、储、盖、圈、运、保”等六要素及其匹配关系。而对于页岩气，研究重点是“储集层是否含气”，主要研究“烃源性、岩性、物性、脆性、含气性与应力各向异性”等六特性及其匹配关系。烃源性研究，旨在寻找高有机质含量区；岩性研究，旨在寻找有效储集层发育区；物性研究，旨在筛选孔渗性（含裂缝）相对较好的“甜点”；脆性研究，旨在优选利于规模压裂的高脆性储集层；含气性研究，旨在优选含气性好的储集层；应力各向异性研究，旨在寻找地应力最小方向，沿着该方向钻水平井，利于储集层改造。(www.xing528.com)

由于页岩气成藏的特点不同于常规的砂岩和碳酸盐油气藏，除了颗粒细、矿物成分复杂、含有机质等特性之外，储层性质（指岩石参数：岩性、物性、电性、含油气性等）表现为：① 极低孔隙度的三种纳米级的微观孔隙结构：粒间孔、粒内孔和有机孔，或基质孔（粒间、粒内）、微裂缝和有机孔；② 超低渗透率（基质的渗透率一般为纳达西级别）和③ 非均质性。这些地质特性又决定了页岩油气储层不同尺度（从微观纳米级到宏观米级尺度）的物理性质，如岩石物理、地球物理（声波速度、密度、地震波速度，各向异性等）和力学性质（应力、应变、弹性模量、泊松比、拉梅参数、脆性、韧性等），其中，页岩油气储层的各向异性特别突出。这些储层特点是宏观地球物理属性预测必须面对的挑战。